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捕收劑
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捕收劑是改變礦物表面疏水性,使浮游的礦粒黏附于氣泡上的浮選藥劑,是最重要的一類浮選藥劑。它具有兩種最基本的性能:(1)能選擇性地吸附在礦物表面上;(2)能提高礦物表面的疏水程度,使之易于在氣泡上粘附,從而提高礦物可浮性。捕收劑在礦物表面的作用有物理吸附、化學(xué)吸附和表面化學(xué)反應(yīng);而它的吸附與礦物浮選行為有密切關(guān)系。

根據(jù)捕收劑作用性質(zhì)分為非極性捕收劑、陰離子捕收劑、陽(yáng)離子捕收劑,按其應(yīng)用范圍可分為硫化礦捕收劑、氧化礦捕收劑、非性礦物捕收劑和沉積金屬的捕收劑;常用的捕收劑有黑藥、黃藥、白藥、脂肪酸脂肪胺礦物油等。

捕收劑絕大多數(shù)都是異極性有機(jī)化合物,例如上述提到的黃藥類、羧酸類、脂肪胺類等;其分子的結(jié)構(gòu)中一般都包含極性基和非極性基,它們對(duì)整個(gè)分子浮選性能有重要影響,捕收劑極性基的組成和結(jié)構(gòu)決定捕收劑的化學(xué)性質(zhì)和在水中解離性質(zhì)。

結(jié)構(gòu)

捕收劑絕大多數(shù)都是異極性有機(jī)化合物。例如黃藥類、羧酸類、脂肪胺類等。其分子的結(jié)構(gòu)中一般都包含兩個(gè)基:極性基和非極性基,它們對(duì)整個(gè)分子浮選性能有重要影響,捕收劑極性基的組成和結(jié)構(gòu)決定捕收劑的化學(xué)性質(zhì)和在水中解離性質(zhì)。

各類捕收劑在水中解離后,極性基中的親固原子主要是-S-、-O-和-NH+3。一般地說(shuō),當(dāng)捕收劑的親固原子與礦物中的非金屬元素同類時(shí),就可以發(fā)生捕收作用。

作用機(jī)理

捕收劑作用的基本方式是藥劑的分子或離子在礦物—水界面的吸附。主要有分子吸附、離子吸附、半膠束吸附和捕收劑的反應(yīng)產(chǎn)物在礦物表面的吸附等。

(1)分子吸附。被分散或被溶解于礦漿溶液中的捕收劑分子在礦物表面上的吸附。非極性分子的物理吸附,主要是各種烴類油的吸附;極性分子的物理吸附,主要是黃藥、油酸和胺類捕收劑的未解離的分子在固-液界面的吸附。

(2)離子吸附。礦漿中捕收劑離子在礦物表面上的吸附,例如,在pH>5時(shí),黃藥在方鉛礦表面上的吸附,油酸類捕收劑在含鈣礦物(螢石方解石白鎢礦等)上的吸附等。

(3)半膠束吸附。當(dāng)捕收劑濃度足夠高時(shí),長(zhǎng)烴鏈捕收劑的非極性基吸附在礦物表面上,締合而形成二維空間的膠束,這種吸附稱“半膠束吸附”。例如使用十二烷基醋酸胺浮選石英時(shí),隨十二胺濃度增加,十二胺離子吸附增多,在礦物表面形成半膠束。

(4)捕收劑的反應(yīng)產(chǎn)物在礦物表面的吸附。捕收劑在礦漿中與其他離子或礦物表面作用過(guò)程中可能發(fā)生一系列反應(yīng),反應(yīng)中的一些產(chǎn)物在礦物表面上的吸附。如黃藥在硫化礦物表面作用或在礦漿中氧化可生成烴基-硫代碳酸根(ROCOS-)及過(guò)黃藥(ROCSSO-),它們分別可吸附于被氧化的礦物表面和硫化礦表面,而產(chǎn)生捕收作用。

類別

按藥劑的分子結(jié)構(gòu),捕收劑可以分為極性捕收劑和非極性捕收劑兩大類別。極性捕收劑根據(jù)藥劑在水溶液中的解離性質(zhì),可分為離子型和非離子型兩類。離子型捕收劑又根據(jù)起捕收作用的疏水離子的電性,分為陰離子型、陽(yáng)離子型以及兩性捕收劑;陰離子型捕收劑按極性基的化學(xué)組成又進(jìn)一步分為硫代化合物類,即基捕收劑和烴基含氧酸類,即羥基捕收劑;陽(yáng)離子型捕收劑即胺類捕收劑;非極性捕收劑是屬于有機(jī)化合物的烴類油。(見表)

常用的硫化礦捕收劑有黃藥、黃藥衍生物、黑藥、白藥、苯并噻唑硫醇、苯并咪唑硫醇、苯并嗯唑硫醇等。

氧化礦捕收劑主要有脂肪酸及其鈉皂、烷基磺酸鹽、基硫酸鹽磷酸酯、酸、脂肪胺及其鹽、松香胺第七代季銨鹽、二胺及多胺類化合物、兩性表面活性劑等。

油類捕收劑,如煤油、柴油等。捕收劑分類表:

注:表中R、R′為不同烴基;M為Na、K;NH或H,其余為元素符號(hào)。

用量選擇

捕收劑在礦物表面的作用有物理吸附化學(xué)吸附和表面化學(xué)反應(yīng)。捕收劑的吸附與礦物浮選行為有密切關(guān)系。在一定的捕收劑濃度范圍內(nèi),隨著藥劑濃度提高,吸附量增大,浮選回收率顯著上升;濃度達(dá)到相當(dāng)值后,回收率隨濃度及吸附量提高的幅度變小;捕收劑濃度過(guò)高時(shí),吸附量還可繼續(xù)增大,但浮選回收率卻不再升高,甚至反而下降。因此,在浮選過(guò)程中要正確掌握捕收劑的用量,以獲得最佳效益。

參考資料 >

一文了解石墨浮選藥劑.中國(guó)粉體網(wǎng).2024-03-22

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淺談捕收劑在浮選法中的應(yīng)用.新鄉(xiāng)市盛慶新材料有限公司.2024-03-22

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